·1594· 工程科学学报，第39卷，第10期 表1可编程片上系统各组件功能表 密钥 Table 1 Component functions in the SOPC system (128位) 组件 功能 密钥扩展 明文 明文 作为嵌入式处理器，用于处理整个模块的指 CPU (128位) (128位) 令和数据 上 第10轮 通过异步先进先出来实现CPU时钟信号和 桥接器 轮密钥加 10.3引 轮密钥加 其他组件时钟信号之间的时钟逻辑 JTAG_UART 下载of硬件配置文件和f软件配置文件 第1轮7 逆向字节替换 字节楷换 SDRAM 存放输入输出数据 作为自定义组件，用于接收和发送USB接口 逆向行移位 cy7c67200组件 行移位 的数据 第9轮 列混合 逆向列混合 进行对应的加密或解密操作，将处理后的数据写人到 数据发送地址中，从而不间断的对数据进行安全循环 轮密钥加 4.7刀 轮密钥加 处理（如图2所示）.其中，由于高级加密标准算法在 实现上能够兼顾软硬件平台，并且在分析中能够有效 逆向字节替换 的抵抗差分与线性分析]，因此本文采用该算法对老 第9轮 字节替换 逆向行移位 人情感交互信息进行加/解密保护.高级加密标准算 法的分组长度为128位，采用代换-置换网络(substitu- 行移位 tion-permutation network,SPN)结构，密钥长度有l28 第1轮 位、192位和256位三个版本，对应的轮数分别为10 列混合 逆向列混合 Y 轮、12轮和14轮.在情感计算过程中选用高级加密标 轮密钥加 M36,39] 轮密钥加 准算法明文、密文和密钥都为128位，所以每次加解密 4 循环10轮.首先通过将初始密钥进行密钥扩展，生成 第10轮 行移位 逆向字节替换 11组子密钥参与每轮加解密过程中的“轮密钥加” 气 每轮加密过程中，首先将128位的用户数据构造成一 逆向行移位 字节替换 本 个4×4的状态矩阵(16进制)，如下图所示流程进行 操作，具体流程如图3所示1] 轮密朝加 40.431 轮密钥加 密文 密文 读取地址 (128位) (128位) 芯片cy7c67200初始化 ep2_receive_buf_address 中数据 图3高级加密标准加解密过程 文 Fig.3 AES encryption process 系统复位 数据解析获得用户数据、 密钥和加解密标识 ◆ 讶”，作为中性情感，Q,和Q分别表示负向情感中的 初始化设备状态 “生气”和“沮丧”.对应的由其他情感状态到这五种 DEVICE_STATUS AES加解密 情感状态的转移概率记作：ba、b2babu和bs·并且满 使能和配置传输参数 将安全模块处理后的数据写人 TRANSFER_FRAME 到epl send buf address 约束条件立4，=1.。本文设立两种情感刺激事 为奖励事件和惩罚事件，并采用Matlab软件分析老人 图2可编程片上系统的软件设计 迟滞性影响下的情感状态转移过程，获得仿真结果如 Fig.2 Software design of the SOPC system 图4和图5所示.图中横坐标为认知重评参数∈[- 3仿真分析 10,10],纵坐标为情感转移概率b,∈[0,1]，虚线表示 不受迟滞性影响的情感转移概率，实线表示受到迟滞 本文选取了Ekman基本情感状态中的“生气”、 性影响的情感转移概率 “惊讶”、“沮丧”和“高兴”.为了加强实验结果的对比 由以上两图可知，当刺激事件为奖励时，未引入迟 分析，引入一个正向情感“愉悦”，从而组成个体的基 滞性时高兴的转移概率从0.23上升到0.45，而引入后 本情感空间为Q={Q,Q2,Q,Q,Q},其中Q和Q2 的转移概率从0.24上升到0.41，变化幅度从0.22下 分别表示正向情感中的“高兴”和“愉悦”，Q表示“惊 降到0.17；同样地，愉悦的情感转移概率变化幅度从工程科学学报,第 39 卷,第 10 期 表 1 可编程片上系统各组件功能表 Table 1 Component functions in the SOPC system 组件 功能 CPU 作为嵌入式处理器,用于处理整个模块的指 令和数据 桥接器 通过异步先进先出来实现 CPU 时钟信号和 其他组件时钟信号之间的时钟逻辑 JTAG_UART 下载 sof 硬件配置文件和 elf 软件配置文件 SDRAM 存放输入输出数据 cy7c67200 组件 作为自定义组件,用于接收和发送 USB 接口 的数据 进行对应的加密或解密操作,将处理后的数据写入到 数据发送地址中,从而不间断的对数据进行安全循环 处理(如图 2 所示). 其中,由于高级加密标准算法在 实现上能够兼顾软硬件平台,并且在分析中能够有效 的抵抗差分与线性分析[17] ,因此本文采用该算法对老 人情感交互信息进行加/ 解密保护. 高级加密标准算 法的分组长度为 128 位,采用代换鄄鄄置换网络(substitu鄄 tion鄄鄄 permutation network, SPN) 结构,密钥长度有 128 位、192 位和 256 位三个版本,对应的轮数分别为 10 轮、12 轮和 14 轮. 在情感计算过程中选用高级加密标 准算法明文、密文和密钥都为 128 位,所以每次加解密 循环 10 轮. 首先通过将初始密钥进行密钥扩展,生成 11 组子密钥参与每轮加解密过程中的“轮密钥加冶. 每轮加密过程中,首先将 128 位的用户数据构造成一 个 4 伊 4 的状态矩阵(16 进制),如下图所示流程进行 操作,具体流程如图 3 所示[18] . 图 2 可编程片上系统的软件设计 Fig. 2 Software design of the SOPC system 3 仿真分析 本文选取了 Ekman 基本情感状态中的“ 生气冶、 “惊讶冶、“沮丧冶和“高兴冶. 为了加强实验结果的对比 分析,引入一个正向情感“愉悦冶,从而组成个体的基 本情感空间为 Q = {Q1 ,Q2 ,Q3 ,Q4 ,Q5 },其中 Q1 和 Q2 分别表示正向情感中的“高兴冶和“愉悦冶,Q3 表示“惊 图 3 高级加密标准加解密过程 Fig. 3 AES encryption process 讶冶,作为中性情感,Q4 和 Q5 分别表示负向情感中的 “生气冶和“沮丧冶. 对应的由其他情感状态到这五种 情感状态的转移概率记作:bi1 、bi2 、bi3 、bi4和 bi5 . 并且满 足约束条件 移 5 j = 1 bij = 1. 本文设立两种情感刺激事件 为奖励事件和惩罚事件,并采用 Matlab 软件分析老人 迟滞性影响下的情感状态转移过程,获得仿真结果如 图 4 和图 5 所示. 图中横坐标为认知重评参数 琢沂[ - 10,10],纵坐标为情感转移概率 bij沂[0,1],虚线表示 不受迟滞性影响的情感转移概率,实线表示受到迟滞 性影响的情感转移概率. 由以上两图可知,当刺激事件为奖励时,未引入迟 滞性时高兴的转移概率从0郾 23 上升到0郾 45,而引入后 的转移概率从 0郾 24 上升到 0郾 41,变化幅度从 0郾 22 下 降到 0郾 17;同样地,愉悦的情感转移概率变化幅度从 ·1594·